一种提升间歇能源消纳的备用优化组合及其经济调度方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统调度规划与运行领域，特别涉及一种提升间歇能源消纳的备 用优化组合及其经济调度方法。
【背景技术】
[0002] 随着电力系统负荷日益增长，环境问题的不断突出，世界绿色能源开发利用已形 成强烈需求局面，进而，新能源发电并网趋势已然成为今后电力系统一次能源利用的主要 特征。在新能源并网发电中，风力发电、光伏发电等电源具备可持续性优势。然而，间歇式 电源出力的不确定性却成为系统安全稳定运行的严重隐患，如何以系统运行安全性、经济 性为目标，采用科学合理的系统充裕量调度方法成为备受关注的核心问题。目前系统充裕 量的调控中，备用量通常采用常规发电备用，然而，随着电源类型的多元性，传统备用的分 类已不再适应当前电力调控的现状。需针对备用的选择与分类进行从新定义，相继开展所 对应的调控方法研究。
【发明内容】
[0003] 发明目的：
[0004] 间歇式发电的消纳与系统备用调控是一对经济性对偶矛盾，为了解决该矛盾，以 最优经济性为目标实现备用的优化组合与调度，本发明提出了一种提升间歇能源消纳的备 用优化组合及其经济调度方法。
[0005] 技术方案：
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0007] 此处等权利要求确定后，我来添加。
[0008] 优点和效果：
[0009] 本发明以经济消纳间歇式能源发电为目标，为电网充裕可靠性决策提供了科学的 理论分析依据，所提出的时段备用（TPR)与实时备用（RTR)组合的经济优化调度模型，为电 网新能源消纳以及系统调峰决策提出了新的分析角度，同时在有效消纳间歇式能源的基础 上兼顾了调控措施的经济性。本发明为未来间歇式能源大规模并网运行提供了科学的理论 支撑，以最低经济代价为备用决策目标，大大降低了备用配置过程中的经济成本，从而产生 了巨大的绿色能源发展效益与经济效益。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明中这种提升间歇能源消纳的备用优化组合及其经济调度方法的模 型构建原理图。
[0011] 图2是本发明中实时备用（RTR)经济调度模型的求解示意图。
[0012] 图3是本发明中时段备用（TPR)与实时备用（RTR)组合经济调度模型的求解示意 图。
[0013] 图4是本发明实施例中间歇式风电的月典型日出力曲线图。
【具体实施方式】
[0014] 间歇式发电的消纳与系统备用调控是一对经济性对偶矛盾，即消纳量较低时系统 备用的调控成本较高，当调控成本较低时消纳量却明显增加。如何解决该矛盾，以最优经济 性为目标实现备用的优化组合与调度成为本发明的主要目标。本发明提出了一种提升间歇 能源消纳的备用优化组合及其经济调度方法，针对多元电源备用进行重新划分定义，定义 为时段备用（TPR)与实时备用（RTR)。并建立时段备用与实时备用的计算模型，面向新定义 的两类备用进行组合优化与联合经济调度模型的创建。通过本发明的实施，能够实现在间 歇式发电有效消纳前提下新定义备用组合的最优经济调度。
[0015] 所述提升间歇能源消纳的备用优化组合及其经济调度方法，针对间歇式发电的随 机出力对系统调峰平衡的影响，建立备用组合经济调度模型如图1所示，指导系统充分接 纳间歇式能源发电电量。首先在初始系统的调峰模式下建立消纳需求时段判据，将能量备 用按规划与运行角度进行划分，在目标时段内定义了时段备用（TPR)与实时备用（RTR)，并 相继提出对应的经济调度模型与求解方法。在此基础上，定义两类备用的组合调度比，构 建组合经济调度模型及其求解方法，得出经济消纳间歇式发电所需调度的能量备用配置解 集，实现含间歇式能源发电的系统调峰平衡。
[0016] 该方法步骤如下：
[0017] 步骤1 :基础数据收集、预测与整理。其中包括：日负荷预测曲线、间歇式风出力预 测曲线、区域电源的装机容量、区域电源技术最小出力统计。
[0018] 步骤2 :针对间歇式能源消纳需求的时间区间，定义消纳需求时段判据并建立该 判据的求解模型，表示如下：
[0019] 消纳需求时段判据
当L' (tx) = 0时，时段 判据解为Tn=[tdt2，…，tn+1]。
[0020] 其中：Pjt)为负荷曲线值、P°e_(t)为优化前电源最低极限出力曲线值、 P°s_(t)+Pw(t)为含间歇式风电电源的系统电源最低极限出力曲线值、L(tx)为曲线Mt) 与曲线Plm(t)+PW⑴相交的面积函数，通过其导数值变化来判断消纳需求时段，τη为消纳 需求时段的解集。
[0021] 步骤3 :定义新的系统备用分类，按规划尺度与运行尺度将系统备用定义为时段 备用（TPR)与实时备用（RTR)。
[0022] 步骤4 :建立时段备用（TPR)的经济调度模型，表示如下：
[0023]
\
[0024] V v
[0025] 其中：Dn为第n时段的消纳裕度，Dn。为优化前第n时段的消纳裕度，T为消纳需 求时段，k为新定义备用间的组合调度比，P^Jt)为时段备用作用后系统电源最低极限出 力，￡：(：〇为待求的时段备用量值，V代表提供备用的多元电源种类，λτ=[λλ2，…，λν] 为ν种时段备用所对应的决策向量，
：为时段备用的极限值向量， CA,(人.Α.)为系统由时段备用调节后经济成本目标函数，P(Pv(t))代表第ν类电源的发电 成本函数，及）代表第v类电源备用极限的配置成本。
[0026] 所述时段备用（TPR)经济调度模型的求解步骤如下：
[0027]步骤4. 1:求取优化前电源最低极限出力P°e_(t)，求取公式如下：
[0028]
[0029] 其中：Pf_(t)/Pf_(t)为燃煤电源最高/最低极限出力，Ph_(t)/Ph_(t)分别为 水力电源最高/最低极限出力，P_x(t)/Pnmin(t)为核电源最高/最低极限出力，Ρ_χ(?)/ P?in(t)为区域互联输电的最高/最低极限潮流，β为多元电源的厂用电率，a为系统运行 的网损率。
[0030] 步骤4. 2:将步骤4. 1所求取的P°e_(t)带入时段备用（TPR)的经济调度模型中 的Dn。约束等式，可求接出Dn。。
[0031] 步骤4. 3:依据步骤4. 2所求解的队。，结合新定义备用间的组合调度比k与间歇式 风电出力预测出力Pw(t)，带入时段备用（TPR)的经济调度模型中的队约束等式，可求解出 Dn〇
[0032] 步骤4. 4:定价各调用电源的发电成本P(pv(t))与备用配置成本p(艮），将决策 向量λτ=[λλ2，…，λν]在时段备用（TPR)的经济调度模型中寻优迭代，得出满足经 济成本目标函数的调度决策向量λτ。
[0033] 步骤5:建立实时备用（RTR)的经济调度模型，表示如下：
[0034]
[0035] 其中，尤⑴为间歇式风电电源的实时自备用量、A为消纳需求时段T= [tn,tn+1]内 实时自备用的累积量。
[0036] 所述实时备用（RTR)经济调度模型的求解如图2所示，步骤如下：
[0037] 步骤5. 1 :以步骤4. 3中所计算得出的Dn为实时备用的参照基 准，已知PJD，当Pjtj彡队时，求解出实时备用量沙,），进而求解出
t为采样点间隔。Pjtj表示七取^时刻 的间歇式风电出力预测出力值，i代表时刻标度。
[0038] 步骤6 :联合步骤4与步骤5中的新定义备用模型，建立时段备用（TPR)与实时备 用（RTR)间的组合经济调度模型如图3所示，模型表达式如下：
[0039]
[0040]
[0041] 其中：k为时段备用（TPR)与实时备用（RTR)间的组合调度比，C,,(印),￡(〇)为消纳 需求时段的备用组合调度成本、Pi(k)代表实时备用（RTR)的调度成本、P2(k)为时段备 用（TPR)的调度成本。
[0042] 所述组合经济调度模型的求解步骤如下：
[0043] 步骤6. 1 :时段备用（TPR)调度成本P2(k)与实时备用（RTR)调度成本PJk)满 足零和对偶特性，设定其对偶函数。
[0044] 步骤6. 2 :对步骤6中组合经济调度模型的目标函数展开求导运算，达到极限值时 其导数值为0。 '!( ?
i, h
[0045] 步骤6. 3 :依据组合调度比定义：
得出最优组合调度比k*的求 解方程k*p/ (k*) +P2，（k*)=0。
[0046] 步骤6. 4:将步骤6. 3所得出的最优组合调度比P带入步骤4与步骤5， 相继求解出时段备用？：(!）、实时备用，最终得出组合调度模型的最优解集
[0047] 步骤7 :依据步骤6. 4所求出的组合调度最优解集R，安排时段备用（TPR)与实时 备用（RTR)的优化配置，实现电网已最经济的运行方式消纳间歇式电源出力。
[0048] 实施例：
[0049] 本发明所述的提升间歇能源消纳的备用优化组合及其经济调度方法，步骤如下：
[0050] 步骤1 :基础数据收集、预测与整理。具体实施中选取某区域电网2月份典型日的 风电出力如图4,以及全网运行参数如表1为实例数据。
[0051] 表1全网运行参数表（单位：万千瓦）
[0052]
LUUW」 步骤2 :订別?0」敬:IVH'E诹泪納面氺叮间込间，疋乂泪納面氺叮扠刊做升厘1该刊 据的求解模型，表示如下：
[0054] 消纳需求时段判_
当L' (tx) = 0时，时段 判据解为！；= [ti，t2，…，tn+1]。依据基础数据得出时段判